автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Повышение эффективности сухих строительных смесей с учетом характеристик базовой поверхности

На правах рукописи

ЗАГОРОДНЮК ЛИЛИЯ ХАСАНОВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ С УЧЕТОМ ХАРАКТЕРИСТИК БАЗОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Белгород 2015

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова» Научный консультант - член-корреспондент РААСН,

доктор технических наук, профессор Лесовик Валерий Станиславович

Официальные оппоненты - Белов Владимир Владимирович, советник

РААСН, доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Тверской государственный технический университет», зав. кафедрой производства строительных изделий и конструкций - Орешкин Дмитрий Владимирович, доктор технических игу к, профессор ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», зав. кафедрой строительных материалов . Лога ни на Валентина Ивановна, доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», зав. кафедрой управления качеством и технологии строительного производства Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «С.-Петербургский государственный архитекгурно-строительный университет»

Защита состоится '30" апреля 2015 года в 114)0 час. на заседании диссертационного совета Д 212.014.01 в ФГБОУ ВПО «Белгородский госу-Дфсгоснный технологический уипвсусиici им. В.Г. Шухова» по адресу; 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, БГТУ им. D.r. Шуяова, ауд. 242.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте http^/gos att.bstu.ш/dis ФГБОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова».

Отзывы на автореферат диссертации, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 308012, г. Белгород, ул Костюкова, 46, БГТУ им. В.Г. Шухова, аспирантура, тел./факе.(4722)559578, e-mail: aspir@intbel.ni.

Автореферат разослан "25 "марта 2015 г.

Г. А. Смоляго

Актуальность. В связи с утверждением государственной программы «Обеспечение доступным и комфортным жильем и коммунальными услугами граждан РФ» в 2013-2020 гг. предусмотрено увеличение темпов строительства жилья и объектов инфраструктуры. Для реализации этой масштабной программы потребуется значительное количество разнообразных эффективных строительных материалов нового поколения, соот-вествующих стандартам ЕС. Особое место среди современных материалов занимают сухие строительные смеси, имеющие неоспоримые преимущества и высокую эффективность, как в техническом, так и в экономическом отношении. Сухие смеси - это зеркало современной стройин-дустрии, от их свойств и эффективности зависят архитектурная выразительность и эстетика градостроительства, создание комфортных условий проживания, рациональное использование топливно-энергетических ресурсов. В настоящее время строительные смеси выпускаются без привязки к базовой поверхности (кирпич силикатный и керамический, бетон тяжелый и легкий и т.д.). Неучет этого важного фактора приводит к возникновению дефектов, трещин, к снижению долговечности, а порой и к полному разрушению покрытий, что связано с отсутствием принципов проектирования смесей с учетом базовой поверхности. Решение этих вопросов обеспечит создание надежных и долговечных штукатурных, облицовочных, ремонтных, теплоизоляционных и напольных растворов с заданными свойствами.

Работа выполнялась в рамках тематического плана г/б НИР Федерального агентства по образованию, проводимых по заданию Министерства образования и науки РФ и финансируемых из средств федерального бюджета на 2009-2014 гг.: «Разработка фундаментальных основ получения композиционных вяжущих с использованием наносистем» (№1.1.07), базовой части гос. задания в сфере научной деятельности ((Повышение эффективности производства энергосберегающих инвестиционно привлекательных стеновых и отделочных материалов за счет использования неорганических пластифицированных систем», в рамках реализации Программы стратегического развития БГТУ им. В.Г. Шухова «Геоника. Предмет и задачи. Реализация в строительном материаловедении» (№2011-ПР-146)и Белгородской областной Программы ((Энергосбережение и повышение энергетической эффективности Белгородской области на2010-2015гг. и целевые показатели на периоддо 2020 г.».

Цель работы. Повышение эффективности сухих строительных смесей различного функционального назначения в зависимости от свойств базовых поверхностей.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - предложить принципы проектирования сухих строительных смесей различного функционального назначения на основе композиционных вяжу-

щих (КВХ с учетом физико-химических свойств базовых поверхностей; обосновать основы формирования структур контактных зон;

- разработать широ^ю номенклатуру сухих смесей для различных областей применения;

- выявить влияние ингредиентов композиционных вяжущих в составе сухих смесей на формирование свойств строительных растворов различного функционального назначения;

- повысить эффективность производства путем подбора специального оборудования и технологических параметров для получения высококачественных сухих смесей;

- разработать рекомендации и технологические приемы управления свойствами растворов различного функционального назначения;

- подготовить нормативные до1у менты, провести апробацию и промышленную реализацию предложенных смесей и оценить их технико-экономическую эффективность.

Научная новизна. Предложены принципы повышения эффективности сухих строительных смесей различного функционального назначения с учетом закона сродства структур, предусматривающего проектирование слоистых композитов и ремонтных систем на нано-, микро- и макроуровне, аналогичных базовой матрице; полученных за счет использования композиционных вяжущих, синтезированных при совместном помоле цемента, пластификаторов-модификаторов и минеральных наполнителей определенного генезиса, состава, гранулометрии и морфологии частиц. Это приводит к самоорганизации системы и созданию гомогенной структуры в зависимости от характеристик базовой поверхности и обеспечивает получение эффективных композитов с высокими эксплуатационными характеристиками.

Доказана возможность направленного воздействия на процессы структурообразования постадийного введения комплексных функциональных добавок при совместном применении минеральных наполнителей определенного состава, гранулометрии и добавок-модификаторов, что позволяет проектировать строительные растворы с заданными физико-механическими и эксплуатационными характеристиками на основе сухих смесей с использованием малоэнергоемких композиционных вяжущих.

Установлен механизм структурообразования в зависимости от характеристик базовой поверхности. На силикатных подложках преимущественным является диффузионно-химический механизм взаимодействия с образованием гидросиликатов кальция; на керамических - существенным является вклад механического вида сцепления, обусловленного наличием поверхностной шероховатости и мелкой пористости. Выявлены особенности кинетики структурообразования цементных и цементно-

перлитовых композиций в присутствии функциональных добавок. Вариации составов и дозировки добавок позволяют в широких пределах регулировать структурно-механические свойства строительных смесей и на их основе создавать материалы с требуемыми техническими параметрами. Установлены допустимые величины различий коэффициентов термического расширения основного базового материала и теплоизоляционных, напольных, облицовочных, штукатурных растворов до 20%, ремонтных и реставрационных растворов до 8%, не приводящих к разрушению целостности покрытия при эксплуатации.

Получены математические модели, позволяющие оптимизировать составы растворов на основе сухих теплоизоляционных смесей, технологический процесс их получения и эффективно им управлять. При этом на заданном уровне поддерживать выходные параметры. Установлены закономерности влияния химического состава и дозировок функциональных добавок, вспученного перлитового песка и перлитовой пыли на структуру, физико-механические и технологические свойства сухих смесей, на эксплуатационные характеристики теплоизоляционных растворов на их основе; что явилось научно-технической базой разработки рациональных составов и технологии производства этих смесей.

Установлена способность комплексного органо минерально го модификатора управлять процессами струюурообразования при твердении строительных растворов. Полиминеральность и высокая удельная поверхность модификатора вносят коррективы в процессы синтеза новообразований за счет диффузионных процессов и пересыщения раствора, высокого разнообразия морфологии и зарядов поверхности минеральных частичек, их полифункциональносги. Наличие в системе карбонатов, которые реагируют с алюмосодержащими фазами цемента с образованием игольчатых кристаллов гидрокарбоалюминатов кальция, приводит к микроармированию матрицы цементного камня, что способствует повышению эксплуатационных характеристик ремонтных растворов. Составляющие комплексного органо минерального модификатора способствуют снижению капиллярной и росту г елевой пористости, уплотнению матрицы вследствие синтеза новообразований второй генерации при взаимодействии активного кремнеземсодержащего компонента модификатора с Са(ОН)2, выделяющегося при гидратации алита.

Выявлен характер влияния состава и гранулометрии сухих ремонтных смесей на усадку, деформативные характеристики, адгезию к восстанавливаемым частям зданий и сооружений, их долговечность. Применение полиминерального модификатора, в состав которого входят мстаморфо-генный кварц с разнообразными включениями минерапообразующей среды и дефектной кристаллической решеткой, кальцит, аморфная и скрыто-кристаллическая фаза шлака, суперпластификатор; приводит к созданию

высоко плотной структуры цементного камня, при этом содержание капиллярных пор снижается на 20%, при росте гепевой пористости; происходит микроармирование матрицы за счет образования гидрокарбоалю-минагов кальция, что приводит к росту адгезии к восстанавливаемому основанию в 1,5-3 раза, снижению усадочных явлений, повышению морозостойкости.

Практическая значимость. С учетом закона сродства структур разработан алгоритм проектирования сухих смесей различного функционального назначения, что позволило создать прочные, надежные и долговечные строительные растворы различного назначения: теплоизоляционные, напольные, облицовочные, штукатурные, ремонтные и их разновидности.

Получены эффективные составы сухих теплоизоляционных смесей на основе композиционных вяжущих, включающих портландцемент, перлитовую пыль - отход производства вспученного перлита и комплексные функциональные добавки. Это позволило снизить их себестоимость и решить проблему утилизации многотоннажных отходов производства вспученного перлитового песка, что в совокупности дает экономический и экологический эффекты.

Предложено и практически апробировано в промышленных условиях совершенствование технологии и повышение эффективности производства сухих строительных смесей за счет выбора оптимального оборудования для помола и создания однородной смеси композиционных вяжущих. Разработаны рациональные технологические режимы их производства.

Установлены технологические параметры, гарантирующие высокие теплотехнические свойства сухих смесей, что позволит уменьшить толщину стеновых конструкций, обеспечить более высокую теплоизоляцию наружных стен и, тем самым, снизить расходы энергозатрат на отопление зданий.

Реализация результатов работы на предприятиях по производству сухих смесей позволила снизить экологический ущерб окружающей среде за счет использования отходов Оскольского электрометаллургического комбината при производстве смесей сухих напольных, облицовочных, штукатурных и их разновидностей.

Разработана технология производства комплексного органоминераль-ного модификатора с использованием полиминеральной гегерозернистой неорганической составляющей и суперпластификатора, включающая совместный помол в вибромельнице портландцемента, отходов мокрой магнитной сепарации (ММС), мела, шлака и суперпластификатора Использование модификатора в количестве 10-15% позволило повысить адгезию ремонтной смеси с восстанавливаемым объектом в 1,5-3 раза.

Предложена широкая номенклатура сухих смесей для ремонта кирпичных, бетонных и железобетонных конструкций жилых и промышпен-

ных зданий, объектов ЖКХ, памятников и др. При апробации в условиях строительной прощадки прочность композитов увеличена на 52%.

Подготовлены технологические регламенты (ТР) на изготовление композиционных вяжущих и разработанные сухие смеси различного назначения, технические условия (ТУ) на продукцию и рекомендации по их применению.

Практические результаты внедрены в учебный процесс, реализованы в промышленных условиях.

Внедрение результатов исследований. Апробация полученных результатов проводилась на предприятиях: ОАО «Мелсгром» (БелгородX ЗАО «АППК Белсельхозинвест» (Белгород), ООО «Экспериментальный цех «Экостройматериалы»; испытания ССС осуществлялись на строительных объектах: ООО «Алькомп-Европа» (Москва), ООО «Строй-Кон-акт» (Белгород), ГТТЭЦ (ОАО «Энергомаш», Белгород), ООО «Техноси-ти», ЗАО «НТЦ Современные системы теплоснабжения» (Белгород) и при ремонте памятников и объектов ЖКХ Белгорода; теплотехнические испытания проводили в лаборатории по энергообследованию и тепловому неразрушающему контролю ООО «Интеллект-Сервис-ЖБК-1».

Для широкомасштабного внедрения результатов научной работы были разработаны следующие нормативные и технические документ:

- «Сухие теплоизоляционные смеси с использованием вспученного перлита» ТР 5745-001-03227454-2008; «Композиционные вяжущие на основе перлитового песка» ТР 5745-003-38948084-2013; «Сухие теплоизоляционные смеси на основе композиционных вяжущих» ТР 5745-004-389480842013; «Цементы смешанные низкомарочные» ТР 05120542-573810-0022009; «ССС для ремонта кирпичных, бетонных и железобетонных конструкций ТР 05120542- 5745-001-2009;

- СТО 05120542-001-2009 «Заполнители и наполнители искусственные минеральные для производства строительных материалов и изделий. ТУ»; СТО 05120542-002-2009 «Смешанные цементы для строительных растворов и ССС. ТУ»; СТО 38948084-006-2013 «Комплексный органоминерапь-ный модификатор для ремонтных сухих смесей»;

- «Сухие теплоизоляционные штукатурные смеси» ТУ 5745-00103227454-2008; «Композиционные вяжущие на основе перлитового песка» ТУ 5745-001-38948084-2013; «Сухие теплоизоляционные смеси на основе композиционных вяжущих» ТУ 5745-002-38948084-2013;

- методики: «Определения количества воды для затворения, подвижности и водоудерживающей способности ССС РМ 574500-001-2009»; «Методика старения минеральных композитов с целью создания минеральных структур максимально приближающихся к ремонтируемой матрице»;

- рекомендации: по применению наполнителей природных минеральных для производства строительных материалов и изделий; применению

сухих теплоизоляционных смесей; по использованию комплексного ор-ганоминерального модификатора; руководство по наружной отделке стен из ячеисгобетонных блоюв автоклавного твердения.

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных исследований и практического внедрения используются в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров, обучающихся по направлению 270800.68 «Строительство», и инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», отражены в учебном пособии с грифом УМО и в восьми монографиях.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 57 конференциях: XII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии (Баку,1980); Международные конференции: (Веймар, 1982, 1985), «Строительные технологии и архитектурная эстетика информационного общества» (Лондон, 2013), «Ключевые проблемы современной науки-2014» (София, Болгария, 2014), «Эффективные инструменты современных наук - 2014». Publishing House «Education and Science» s.r.o. (Чехия, Прага, 2014), «Европейская наука XXI века-2014» (Przemysl, Польша, 2014).; Международные научные конференции (Москва, 1987,2013); Международные научно-технические конференции, научные и Академические чтения РААСН (Белгород, 19812014), Международные научно-технические конференции (С-Петербург, 1992,1997,2005); в Пензе (1998, 2006, 2008, 2010, 2012), в Красноярске (1989), в Севастополе (1989, 1990), в Алма-Ате (1990), в Чимкенте (1983,1990X в Челябинске (1990), в Ст.Осколе (2004, 2014), в Ростове-на-Дону (2006), в Новосибирске (2006), в Архангельске (2010, 2014), в Брянске (2010), в Уфе (2014), в Харькове (2010), в Благовещенске (2014).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 104 научных публикациях, в том числе в 30 статьях из перечня российских рецензируемых научных журналов, отражены в девяти монографиях, учебном пособии с грифом УМО, защищены десятью патентами РФ и ноу-хау.

Под руководством автора защищены три диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Ня защиту выносятся:

- методологические принципы повышения эффективности сухих смесей различного функционального назначения;

- разработанные составы и технология производства композиционных вяжущих с выявлением закономерностей изменений размолоспоообно-сти, гранулометрии, физико-механических и экспуатационных показателей в зависимости от минерального состава композиционных вяжущих и минеральных наполнителей;

- разработанные составы сухих смесей различного функционального назначения и технологии их производства с учетом генезиса и свойств наполнителей, их дисперсности; закономерности изменения реологических и технологических свойств сухих теплоизоляционных смесей в зависимости от их состава и физико-механических свойств компонентов;

- принципы повышения эффективности сухих ремонтных смесей за счет комплексного органоминерального модификатора;

- особенности структурообразования сухих смесей и оптимизация строительных ремонтных композитов;

- характер влияния добавки комплексного органоминерального модификатора на эксплуатационные свойства восстанавливаемых объектов;

- результаты производственных испытаний и внедрения разработанных высокоэффективных сухих строительных смесей различного назначения.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, десяти глав, выводов, изложена на 661 странице, содержит 207 рисунков, 130 таблиц, списка литературы из 467 наименований и 29 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

При строительстве зданий и сооружений необходимо создавать прочные сочленения элементов конструкций, которые могут быть представлены кладкой из различных материалов. Проведение монтажа крупнопанельных, крупноблочных и монолитных зданий и сооружений, выполнение наружней отделки требуют создания прочного и надежного промежуточного слоя раствора, скрепляющего различные материалы, обеспе-

долговечность конструкции в целом, создании растворов для сочленений нескольких различных материалов, особенно если конструкция работает в экстремальных условиях. В последние годы возникли проблемы с ремонтом и реставрацией памятников, возведенных для увековечивания победы советского народа в Великой Отечественной войне. В процессе эксплуатации объектов наблюдается отслоение штукатурных слоев из-за нарушения слоистой конструкции, вследствие миграции влаги в стенах в сторону пониженных температур (рисунок 1). Происходит накопление влаги у наружной поверхности, что приводит к набуханию и ослаблению контактных слоев.

чивающего защитное покрытие и Особые проблемы возникают при

Рисунок 1. Дефекты наружной отделки здания

Одной из основных причин разрушения контактного слоя основного и отделочного материалов является значительная разница в коэффициентах линейных тепловых расширений этих материалов (рисунок 2). Для создания надежной совместной работы базового и отделочного слоев необходимо их проектировать с учетом закона сродства структур, предусматривающего создание слоистых композитов и ремонтных систем на нано-, микро- и макроуровне, аналогичных базовой матрице, что позволит максимально приблизить их коэффициенты линейного теплового расширения (к.т.р.). Разработка эффективных отделочных материалов на основе сухих строительных смесей и их рациональное применение при строительстве и ремонте здании и сооружении в соответствии с законом сродства структур позволит коренным образом улучшить эксплуатационные характеристики и долговечность композитов. Сродство структур в материаловедении базируется на основных свойствах и закономерностях, присущих базовому и отделочному материалу и необходимой совокупности свойств, обеспечивающих совместные гарантированные свойства контактному слою для надежной и долговечной эксплуатации конструкции. Обобщенная схема закона сродства структур, разработанная в данной работе, показывает многофакторную зависимость свойств базового и отделочного материалов (рисунок 3).

Рассматривая суть сродства структур строительных композитов, в первую очередь, приняты во внимание минеральный, химический составы и генезис составляющих элементов, из которых созданы эти материалы.

Существенное влияние на создание контактного слоя оказывают генетические особенности базового и отделочного материалов, в связи с этим следует подбирать сырье с учетом их генезиса, что позволит регулировать реакционную способность составляющих элементов в системе с учетом поставленных задач. Кроме того, за счет генезиса сырья можно формировать структуру отделочного слоя с требуемым коэффиенгом линейного теплового расширения, приближающегося по показателю к базовому слою материала.

■ тах значение ■тш значение

Рисунок 2. Коэффициенты линейного теплового расширения различных строительных материалов

Рисунок 3. Схема закона сродства структур в материаловедении Специфика сухих строительных смесей заключается в том, что они работают в тонких слоях, из которых быстрее удаляется вода, что существенно влияет на процессы гидратации, которые протекают в более

жестких условиях, чем у традиционных строительных растворов. Существенно влияние воздействия внешних климатических факторов: влаги, ветра, знакопеременных температурных нагрузок, инсоляции (рисунок 4). При этом необходимо обеспечить нормальные условия для формирования прочностных и эксплуатационных свойств растворов на основе сухих строительных смесей. Особенности работы с сухими смесями, т.е. приготовление раствора непосредственно перед укладкой на основание, предопределяют огромные потенциальные возможности для создания и регулирования направленного структуро-образования в этих системах. Начальная стадия гидратации начинается уже при приготовлении растворов с интенсивным перемешиванием. Для гидратации клинкерных минералов в тонких поверхностных слоях твер-

Рисунок 4. Условия гидратации КВ в растворе: 1 - испарение воды в атмосферу; 2- впитывание воды пористой основой

деющей системы следует удержать необходимое количество воды. Установлено, что эту задачу выполняют минеральные добавки, использующиеся в композиционных вяжущих (КВ) и далее в растворах, приготовленных из сухих смесей. Применение тонкодисперсных композиционных вяжущих с наполнителями различной природы с высокой удельной поверхностью значительно улучшает условия структурообразования водо-вяжущих систем (рисунок 5). Кроме того, на высокодисперсных подложках наполнителя в композиционных вяжущих активнее идут процессы гидратации и формирование гидросиликатов кальция и других новообразований в зонах контакта и матрицы. Вода частично удерживается полимерными добавками, вводимыми в сухие смеси.Таким образом, полимеры, кроме своего функционального назначения удерживают определенное количество воды, обеспечивая большую полноту гидратации цемента. Полимерные пленки, затрудняя диффузию, препятствуют карбонизации в тонких слоях.

I Начальный период 2 Скрытый период 1 Третий период 4 Уплотнение 5. Структура

гидратации гидратации гидратации - вторичный структуры цементного цементного камня

композиционное образование гепевой гелевой оболочки, камня при в возрасте суток

вяжуще« в воде оболочки образование последующей

на цементных зерна« волокнистых и гидратации

столбчатых структур композиционного вяжущего

Рисунок 5. Схема процессов преобразований в структуре цементного теста и камня при г идратации композиционного вяжущего Для создания прочного и надежного контакта между элементами конструкции необходимо создать внутреннюю устойчивую связь, призванную обеспечить определенные физико-механические и эксплуатационные требования конструкции в целом. Такая контактная зона должна иметь сходство, близость, а точнее сродство по основным свойствам и общности генетического происхождения с базовым материалом. Подобное сродство требует создания такой структуры на нано-, микро- и макроуровне, которая бы обеспечила взаиморасположение и соответствующую связь составных частей и, в итоге, гарантировала совместную работу этой зоны с элементами двух, а, возможно, и нескольких смежных материалов.

Задачей создания контактного слоя является формирование структуры раствора, прорастающего в структуру основного базового материала и образующего единый монолитный слой, обеспечивающий устойчивые взаимные связи с определенным порядком сцепления их между собой, препятствующий образованию выраженных поверхностей раздела, микротрещин и дефектов.

Особую роль в формировании требуемого слоя выполняют: размер, количество и расположение пор как в базовом, так и в отделочном растворе. Серьезного внимания заслуживает сродство по фазовым составам базового и отделочного материалов и фазовым переходам воды, находящейся в их порах, которое оказывает наиболее существенное влияние на все свойства материала при эксплуатации. Сродство основного базового и отделочного слоев и их контактной зоны должно удовлетворять ряду физических свойств, включающих показатели средней плотности, пористости, гидро- и теплофизических свойств, коэффициентов термического расширения. Создание рациональной контактной зоны при учете названных факторов обеспечивает высокие физико-механические и надежные эксплуатационные свойства при ведении строительных и ремонтных работ. Качество сродства структур можно оценить по ряду показателей. В настоящей работе критериями качества сродства создаваемых структур являются: прочность сцепления раствора с основанием, деформации усадки, коэффициенты термического расширения.

Важным фактором при формировании контактных слоев является состояние основания. Следует учитывать структуру поверхностного слоя основного материала для создания первичных структур будущего контактного слоя.

Сродство структур в материаловедении призвано отражать внутренние существующие связи и образовавшиеся в результате создания направленных структур при целевой разработке новых композитов, обеспечивающих необходимые условия для надежной функциональной работы строительных изделий и конструкций и может быть определено следующим образом: «Закон сродства структур основан на принципе причинно-следственной связи процессов, происходящих на контакте различных материалов в композите и заключается в их подобии по кристаллографической, гранулометрической микроструктуре, минеральному и химическому составу и коэффициенту термического расширения, что обусловливает вследствие диффузии и ионного обмена их взаимодействие с образованием новых фаз и сил сцепления, обеспечивающих прочность контактного слоя и эксплуатационные свойства контактного слоя и композита в целом».

Сродство структур - это сложная динамическая система, состоящая из подсистем или элементов, каждый из которых выполняет свои функции. Элементы в системе не изолированы друг от друга, а сгруппированы так, чтобы обеспечить целесообразность всей системы. Какие-либо изменения в отдельно взятом элементе или замена одного элемента на другой приводят обычно к изменению свойств всей системы. Элементы системы взаимосвязаны между собой и чем разностороннее связи, тем эффективнее создаваемая система.

С учетом закона сродства структур доказана возможность направленного воздействия на процессы структурообразования в цементном камне при совместном применении минеральных наполнителей определенной гранулометрии и добавок-модификаторов, что позволяет проектировать строительные растворы на основе сухих смесей с использованием композиционных вяжущих с заданными физико-механическими и эксплуатационными характеристиками (рисунок 6).

Апробация теоретических исследований осуществлялась путем направленного создания композиционных вяжущих для каждого вида сухих смесей. Таким образом, для получения высокоэффективных долговечных составов для каждой группы сухих смесей в зависимости от базовой

На юмпоэиционжх вяжущи* с перлитом > На композиционных вяжущих со шпаком С использованием КОММ —^__ На композиционных вяжущих со стапвппааипьиым шпаком

Л _! 1

! ! J Т I 1 ]

и

ш

— Ц6М 142,5

— Шаровая

и> «I и »» И 1Й и и! \в 1Я и ЯЯП ММХИ1 II V Я 0

Рисунок 6. Разработанные сухие строительные смеси матрицы необходимы свои композиционные вяжущие.

Сухие теплоизоляционные смеси. С учетом сформулированного закона сродства структур предложены подходы для получения композиционных вяжущих (КВ) с высокими технико-экономическими показателями, приготовленных на основе портландцемента, отходов производства вспученного перлитового песка, суперпластификаторов в шаровой и вибрационной мельницах. Повышенная эффективность вяжущих в сухих теплоизоляционных смесях достигалась за счет совместного помола компонентов, обеспечивающего совершенствование морфологии и характера поверхности частиц. Особое внимание уделялось гранулометрии частиц композиционных вяжущих, как фактору, способствующему формированию тонкодисперсной структуры цементного камня и одновременно фактору, определяющему прочность раствора.

Установлен характер распределения частиц композиционных вяжущих по размерам, полученных при измельчении в шаровой и вибрацион-

Рисуиок 7. Распределение частиц

по размерам КВ, полученных в различных помольных агрегатах

ной мельницах (рисунок 7). Частицы вяжущих, полученных помолом, имеют полимодольное распределение.

Вяжущие, полученные измельчением в шаровой и вибрационной мельницах, представлены обломочными частицами различных форм. При помоле в шаровой мельнице частицы приобретают оскольчато-пластин-чатую форму, благоприятно влияющую на создание высокодисперсной пространственной объемной структуры и обеспечивающей высокую однородную структуру в создаваемой сухой теплоизоляционной смеси и растворе на ее основе. Форма частиц в вибрационной мельнице - шаровидно-эллипсовидная, что отразилось на увеличении нормальной густоты вяжущего, вследствие защемления и удерживания воды зернами перлита. Установлена схема измельчения зерен перлитового песка в шаровой и вибрационной мельницах (рисунок 8).

жщ ' ^ 1 '/ 1 \

"Ш^ЩГщУ^—1 \ —у^^Гу № М 1

Шаровая мельница Вибрационная мельница

Рисунок 8. Схема измельчения и форма зерен вспученного перлитового песка: слева - в шаровой мельнице; справа - в вибрационной мельнице Равномерное полидисперсное распределение частиц композиционных вяжущих обеспечивает формирование оптимальной микроструктуры цементного камня за счет самоорганизации и плотной упаковки частиц и способствует ускорению структурообразования в системе и увеличению активности вяжущего на 80-83%, в сравнении с бездобавочным цементом и повышению прочности на ранней стадии твердения растворов.

Установлено, что эффективность помола композиционных вяжущих с использованием отходов вспученного перлитового песка в вибрационной мельнице в среднем на 10% выше, чем в шаровой мельнице (рисунок 9).

При увеличении времени помола композиционных вяжущих образуется дополнительное количество дисперсной фазы, которая взаимодействуя в системе, приводит к ускорению начала схватывания цементного камня и активизации процессов гидратации.

Увеличение содержания перлита от 5 до 30% в композиционных вяжущих, приготовленных в шаровой мельнице, приводит к значительному повышению нормальной густоты, особенно, с содержанием перлитового

песка 25-30%, что связано с особенностями внутреннего строения перлитового песка вследствие его термической обработки.

При затворении водой композиционных вяжущих застекленевшие пузырьки (открытые поры) перлита адсорбируют молекулы воды, в результате чего резко увеличивается во-допотребность. На ранних стадиях помола, в интервале 5-15 мин происходит грубый помол перлитового песка, нормальная густота достигает 70%, а при достижении тонкого помола композиционных вяжущих при времени помола от 15 до 50 мин происходит деструкция минеральной добавки, что приводит к снижению нормальной густоты до 40-32% (рисунок 10). Установлено, что нормальная густота композиционных вяжущих с содержанием перлита от 5 до 30%, полученных в вибрационной мельнице, имеет максимальную нормальную густоту 45% при времени помола 10 мин. С увеличением времени помола до 20 мин нормальная густота несколько снижается; при увеличении времени помола к 50 мин возрастает, достигая значений 38-43%. Однако диапазон значений в последнем случае шире, что свидетельствует о защемлении воды шаровидно-эллипсовидными зернами перлита.

Шаровая мельница содержание перлита, мае. % Вибрационная мельница содержание перлита, мае. %

75

*70

п 65

I 60

£■ 55

I 50

I«

| 40

I 35 30 1 25

ч

Рисунок 10. Зависимость нормальной густоты композиционных вяжущих,

приготовленных в шаровой и вибрационной мельницах от времени помола

Композиционные вяжущие имеют оптимальные реологические характеристики, позволяющие совместить во времени период интенсивного структурообразования с периодом приготовления и укладки растворных смесей. Изменения напряжения сдвига и эффективной вязкости (рисунок 11) композиционных вяжущих, приготовленных в различных помольных агрегатах, объясняются принципиально различной формой частиц и

йсчуя ПОУЗЛ>. чим

Рисунок 9. Зависимость изменения удельной поверхности вяжущих от продолжительности помола в шаровой и вибрационной мельницах

влиянием их на формирование различной структуры композиционных вяжущих. Установлено, что для создания эффективных теплоизоляционных растворов желательна структура, создаваемая в шаровой мельнице, так система должна обладать хорошей водоудерживающей способностью и иметь достаточное сопротивление к сползанию с вертикальных поверхностей.

ицптттр

600,00 С 500,00

200 300

Градиент скорости сдоига. с-1

юз 190 зоо 390 зоо зоо

Градиент скорости сдаига, с-1

Рисунок 11. Реология композиционных вяжущих, приготовленных в шаровой и вибрационной мельницах Микронаполнитель в составе композиционных вяжущих активно участвует в процессах гидратации. При твердении в сравнении с цементом аморфная составляющая композиционного вяжущего приводит к повышенной степени гидратации клинкерных минералов.

Количественный рентгенофазовый анализ минеральных образований, проведенный с использованием программы полнопрофильного рентгеновского анализа ЭЭМ V. 1.95с в варианте ритвельдовского алгоритма (рисунок 12), свидетельствует, что композиционные вяжущие данного состава, приготовленные в шаровой мельнице, наиболее реакционноспо-собные, о чем свидетельствует пониженная массовая концентрация алита С38 за весь наблюдаемый период гидратации, что объясняется пуццола-нической и дополнительной механоактивацией минерального наполнителя - перлитового песка.

и!

Рисунок 12. Ритвельдовская диаграмма расчета рентгенограмм цементного камня Микроструктура затвердевшего композиционного вяжущего (рисунок 13) монолитная, плотная мелкозернистая. Отмечается наличие плотных образований контактной сетки с переплетением плотных слоев, которые обеспечивают тесные контакты с минимальным содержанием пор. Специфика структуры композиционных вяжущих позволяет активно форми-

роваться новообразованиям и способствует формированию микроструктуры контактных зон и всего камня в целом, что подтверждается результатами физико-механических испытаний, обеспечивая предел прочности при сжатии, в 2 раза превосходящий прочность бездобавочного цемента,

Композиционное вяжущее оптимального состава, полученное в шаровой мельнице с добавкой МеШих 6681И в количестве 1,4%, снизило нормальную густоту цементного теста на 21% и обеспечило максимальную прочность при сжатии цементного камня в возрасте 28 сут - 95,2 МПа, что превосходит прочность бездобавочного цементного камня на 82,5%.

Использование отходов производства перлитового песка в качестве компонента композиционных вяжущих обеспечило снижение расхода портландцемента и понижение плотности композиционных вяжущих, а вследствие этого и плотности теплоизоляционного раствора. Высокие физико-механические показатели композиционных вяжущих позволяют существенно снизить (в 2 раза) расход вяжущего в растворе.

Исследования поверхностей излома затвердевших композиционных вяжущих, показали, что формирование микроструктур и свойства цементных камней, приготовленных в различных помольных агрегатах зависят: от дисперсности, способа введения добавок в состав композиционного вяжущего, дозировки добавок, времени помола. Микроструктура затвердевшего раствора представлена микроструктурами пористого цементного камня, перлитового песка и контактных зон с заполнителем. Методом микрозондового анализа установлено, что между цементным тестом и перлитовым песком идут химические взаимодействия (рисунок 14, таблица 1).

Установлено, что первичной реакцией является взаимодействие частиц 8Юг или АЬОз ЗЮг с ионами ОН~. В межзерновой жидкой фазе ионы [8104]4" вступают во взаимодействие с ионами Са2 из цементного раствора и присоединяют ОН с образованием новой фазы - гидратов С-8-Н. Зерно заполнителя имеет «сотовую» структуру, поэтому происходит свободная миграция ионов Са2 и ОН" вглубь перлитовой песчинки. В даль-

и составляющий 95,2 МПа.

Рисунок 13. Микрофотографии структуры композиционного вяжущего в возрасте 28 сут. Предел прочности при сжатии 95,2 МПа

нейшем тончайшие прослойки перлитового песка служат активными подложками для формирования гидратных новообразований.

Результаты исследований микроструктуры цементно-перлитовых систем подтвердили выдвинутое положение о высокой химической активности перлитового песка и перлитовой пыли, что согласуется с полученными данными по физико-механическим и эксплуатационным свойствам теплоизоляционных растворов на их основе.

Таблица 1

Количественное распределение элементов в цемеш но-перлитовой композиции \\\%

Рисунок 14. Микрофотография поверхности излома образца цементно-перлитового камня (28 сут) при микрозондовом исследовании

11о основным элементам

Al Si Са Fe

2,14 10,68 27,58 1,29

3,36 16,14 18,04 1,13

5,16 26,86 8,59 0,92

По оксидам

АЬОз SÍO; СаО Fe,0.,

5,66 32,12 53,58 2,55

8,49 46,88 34,20 2,16

11,06 65,83 13,79 1,49

Перлитовый песок по своим химическим свойствам можно классифицировать как пуццолановый материал.

Определены области оптимальных соотношений цемент-перлитовый песок М75 и М150, обеспечивающие наименьшую среднюю плотность

IM цмтамт: я»рлиго»иип

1400 1200 М-150 233 К05 -ir: i; i

£ 8CO § 6С0 •L -*со 2с: In+i •4UU ,,, ш ¡¡ i s 4 75l |

С иигниШиКИаЦкгиаИ! П- L1J 11» 11

Рисунок 15. Зависимость физико-механических показателей растворов от соотношения цемент: перлитовый песок М75 и Ml50 При приготовлении сухих теплоизоляционных смесей установлена следующая последовательность ввода функциональных добавок в KB: Esapon, Melflux,Vinnapas. Введенная на первом этапе порообразующая добавка, равномерно распределяясь в объеме смеси, создает основной каркас, по поверхности которого распределяется сырьевая смесь. Введенная на втором этапе редиспергирующая добавка равномерно распределяется и редиспергирует мельчайшие частицы, покрывающие поры, создавая дополнительные поверхности для последующей гидратации, что

обеспечивав! повышение прочности в процессе твердения композита. Пластифицирующая добавка снизила водопотребность и повысила тре-щиностойкость образующихся прослоек. Такая вариация смешения рекомендуется для получения сухих строительных смесей, работающих в тонких слоях и имеющих ускоренные сроки твердения. Разработаны оптимальные составы сухих теплоизоляционных смесей на основе вспученного перлитового песка М75 и М150, полученных композиционных вяжущих и функциональных добавок, имеющих плотности: 295...315 кг/м3 (М75) и 269...302 кг/м3(М150) (таблица 2), превосходящие показатели предела прочности при сжатии стандартов DIN. По стандарту DIN 18550 (Германия) штукатурные растворы должны иметь минимальный предел прочности при сжатии 1,0 МПа.

Таблица 2

Основные физико-механические характеристики теплоизоляционных

раство ров на композиционных вяжущих

№ пп Соотношение Перлит марки Прочность, МПа Плотность, кг/м'

Композиционное вяжущее - перлит в возрасте 28 сут

1 1 11 75 1,33 315

2 1 13 75 1.22 305

3 1 15 75 0,95 295

4 I 11 150 1,73 302

5 1 13 150 1,05 285

6 1 15 150 0,87 269

Достижение оптимальных физико-механических свойств теплоизоляционных растворов объясняется химическим и минеральным сродством легкого перлитового заполнителя и тонкодисперсного композиционного вяжущего, полученного с использованием перлитового песка. При достаточных значениях прочности при сжатии получены плотности, обеспечивающие высокие теплоизоляционные свойства затвердевшим растворам (таблица 3).

Установлено, что микроструктура сколов теплоизоляционных растворов, полученных на композиционных вяжущих и вспученном перлитовом песке М75 и М150, равномерно пористая, отмечаются тонкозернистые образования на внутренних поверхностях пор и проросшие кристаллические новообразования по всему объему композита. Созданное сродство струюур в сырьевых компонентах способствует формированию мелкокристаллических новообразований гидросиликатов кальция различной основности, обеспечивающих достаточную прочность и долговечность раствора. Выявлено, что теплоизоляционные растворы, нанесенные на разные основания (керамический и силикатный кирпичи, тяжелый бетон и газобетон), имеют различные показатели адгезии к основаниям, морозостойкость контактной зоны и коэффициенты теплового расширения (таблица 3).

Наибольший показатель адгезии имеет силикатный кирпич, который в возрасте 3 сут имеет очень плотную контактную зону (рисунок 16), где отчетливо видна сросшаяся контактная зона в столь раннем возрасте, на поверхности которой просматривается прорастание игольчатых спицеоб-разных кристаллов гидросиликатов кальция длиной 4-5 нм и диаметром 0,1 нм, что объясняется высоким сродством минералов силикатного кирпича и теплоизоляционного раствора.

Таблица 3

X арактернстнкн контактной зоны на раз пых основаниях____

Основание Морозостойкость контактной зоны Адгезия на сдвиг Тепловое расширение

Снижение прочности сцепления с основанием, % Норм, пок-ль снижения адгезии по ГОСТ 31356-2007,% Фактич. показатель адгезии, F/A МПа Нормативный показатель адгезии, Р/ А, МПа Коэффициент теплового расширения раствора, а, Ю-*/°С А основного базового слоя и теплоизоляционного ltaciBopa.%

Силикатный кирпич 14,3 Не более 20 0,24 0,1 7,6 6Л

Керамический кирпич 15,4 Не более 20 0,20 0,1 7,0 18,4

Газобетон 20 Не более 20 0,11 0,1 7,5 6,3

Тяжелый бетон 14 Не более 20 0,17 0,1 7,6 15,6

Установлены допустимые величины различия к.т.р. (до 20%) базового основания и теплоизоляционных растворов, не приводящих к разрушению.

Рисунок 16. Контактные зоны различных стеновых оснований и теплоизоляционного раствора в возрасте 3 сут Для совершенствования технологии получения более однородных смесей производился выбор оптимального смесителя для пригоговления

сухих теплоизоляционных смесей. Исследована возможность использования различных смесительных агрегатов: роторно-рециркуляционного, пневматического и спирально-лопастного смесителей. Установлено, что смешение сухих теплоизоляционных смесей в спирально-лопастном смесителе обеспечивает равномерное перемешивание смеси с различными плотностями ингредиентов (коэффициент вариации 2,6 %), удовлетворяет технологическим требованиям приготовления сухих теплоизоляционных смесей, не допускает разрушения зерен заполнителей в смеси и, как следствие, гарантирует получение требуемых физико-механических и эксплуатационных свойств теплоизоляционного раствора. Результаты комплексного изучения процессов смешения сухих теплоизоляционных смесей и исследование влияния отдельных компонентов и технологических параметров на их физико-механические свойства, проведенные методом математического планирования эксперимента (рисунок 17), установили оптимальные условия смешения: коэффициент загрузки смесительного барабана - 0,55...0,60 %; время смешения - 50...70 с ; число оборотов вала -500...750 мин"1 для получения смесей с заданными свойствами.

Рисунок 17. Номограммы зависимости средней плотности и прочности теплоизоляционного раствора от числа оборотов вертикального вала, коэффициента загрузки и времени смешения

Разработанные составы сухих теплоизоляционных смесей обладают высокими эксплуатационными свойствами и превосходят требования ЕС (таблица 4).

Установленные закономерности изменения структуры и физико-механических свойств оснований позволили сформировать прочные контактные зоны между разработанным теплоизоляционным раствором на основе сухих смесей и матрицей. На силикатных подложках преимущественным является диффузно-химический механизм взаимодействия с образованием гидросиликатов кальция, на керамических подложках -механический вид сцепления, обусловленный наличием поверхностной шероховатости и мелкой пористости.

Предложена технологическая схема производства сухих теплоизоляционных смесей. Для создания эффективных сухих теплоизоляционных

смесей с учетом сродства структур необходимо специальное композиционное вяжущее. Такое вяжущее, приготовленное на основе портландцемента и перлитовой пыли, сокращает расход цемента в 2 раза, тем самым снижая плотность вяжущего и раствора. За счет сродства композиционного вяжущего и перлитового заполнителя формируется прочная пористая структура теплоизоляционного раствора с низким коэффициентом теплопроводности 0,06 Вт/(м °С), что обеспечит высокое сопротивление теплопередаче и создаст высокий уровень теплозащиты зданий.

Таблица 4

Основные показатели качества сухих теплоизоляционных смесей

Наименование показателя Нормативные значения Результаты испытаний

состав 1 состав 2 ТЪеппоуег (Турция)

Средняя плотность теплоизоляционного раствора, кг/м3, не более 500 285 305 470

Водоудерживающая способность, %, не менее 90 93,9 91,8 87

Прочность сцепления с основанием, МПа, не менее 0,2 0,26 0,28 0,1

Водопоглощение при капиллярном подсосе, кг/м2 - 4,82 4,44 7,3

Коэффициент паропроницаемости, мг/мч-Па, не менее 0,02 0,08 0,06 0,07

Усадка покрытия (отсутствие трещин в слое проектной толщины) Трещин нет Трещин нет .

Прочность при сжатии, МПа, не менее 1,0 1,05 иг 2

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м°С), не более 0,2 0,06 0,07 0,1

Морозостойкость, циклов, не менее 50 73 75 60

Таким образом, на основе предложенных принципов повышения эффективности сухих теплоизоляционных смесей с учетом закона сродства структур, предусматривающего проектирование слоистых композитов на нано-, микро- и макроуровне, полученных за счет использования композиционных вяжущих, синтезированных при совместном помоле цемента, пластификаторов-модификаторов и минеральных наполнителей определенного генезиса, состава, гранулометрии и морфологии частиц; это приводит к самоорганизации системы и созданию гомогенной структуры в зависимости от характеристик базовой поверхности, что обеспечивает получение эффективных композитов с высокими теплозащитными характеристиками.

Смеси сухие напольные, облицовочные и штукатурные. С учетом предложенного закона сродства структур разработаны композиционные вяжущие и составы сухих строительных смесей с использованием шлаков Оскольского электрометаллургического комбината (ОЭМК). Установлено, что при умеренной тонине помола (8=200-300м2/кг) шлаки лучше размалываются, чем кварцевый песок, так как начальная скорость их помола выше. При сверхтонком помоле (8=500-800м2/кг) они по раэмалы-ваемости уступают песку, так как их коэффициент торможения выше.

Рациональной тониной помола для шлаков при использовании их в качестве компонента вяжущего является 5~300м7кг, соизмеримая с удельной поверхностью портландцемента. Фактор Хейвуда составляет для кварцевого песка - 1,194; шлака ОЭМК - 1,21. Повышенное значение фактора Хейвуда для тонкомолотого шлака по сравнению с кварцевым песком свидетельствует о большей шероховатости и пористости поверхности частиц, способствующих лучшему сцеплению материала с цементным камнем. Эти результаты подтверждаются прочностными показателями образцов на основе композиции тонкомолотый шлак-цемент в сравнении с контрольным образцом (тонкомолотый песок-цемент).

а) _____ ""И

Ьэттрингит |а ^СН I

НГСК28

-эпрингит28 -СН28

Рисунок 18. Изменение количества отдельных продуктов гидратации в зависимости от содержания в композиции: а - песка, б - шлака Изучены процессы структурообразования цементных композиций с тонкодисперсными шлаками. Установлены количества отдельных продуктов гидратации в зависимости от содержания в композиции тонкомолотых песка и шлака, определенные методом Ритвельда (рисунок 18). Продуктов гидратации по суммарному количеству больше в композиции цемент-молотый шлак, чем в композиции цемент-молотый песок. Разница в количественном значении суммарного содержания гидратных новообразований составляет в разные сроки от 10 до 30%, с увеличением доли наполнителя в композиции количество продуктов гидратации снижается.

Установлено, что при содержании шлака 20 мас.% создаются наилучшие условия протекания процессов гидратации. Повышенное содержание

продуктов гидратации в композициях со шлаком объясняется адсорбированием воды пористыми шлаковыми зернами с последующим обеспечением процесса гидратации в более поздние сроки. Выявлено, что на поверхности зерен протекают химические реакции с образованием тонкой гелевидной пленки кремниевой кислоты, которая активно вступает в реакцию с образованием плотной контактной зоны из продуктов гидрата-

а)

6)

Рисунок 19. Различные структуры поверхности скола цементных образцов из композиций: а - цемент-песок; б - цемент-шлак

ции. В композиции цемент-песок отмечается наличие переплетенных в разных направлениях кристаллов размерами 0,5 до 20 мкм и более, кроме того, присутствуют таблитчатые кристаллы, которые располагаются между волокнистыми кристаллами (рисунок 19,а). В композиции цемент-шлак отмечается наличие мелких и крупных кристаллов и преобладаю-■ п с. 1 ш с. щее количество зерен округлой

формы (рисунок 19,6), покрытых субмикрокристаллической оболочкой в виде бахромы вокруг отдельных дисперсных зерен шлака. Формирование таких структур свидетельствует о протекании процессов гидратации на поверхности шлаковых зерен с образованием субмикрокристаллических гидратных фаз переменного химического состава, которые уплотняют структуру цементного камня и дополнительно связывают отдельные зерна композиции. Анализ химического состава в различных точках поверхности излома и на поверхности пор показа! более равномерное распределение гид-ратных новообразований композиции цемент-шлак, чем в композиции цемент-песок (таблица 5). В продуктах гидратации композиции цемент-шлак в полях исследований отсутствуют кристаллы гидроксида кальция (рисунок 20).

Таблица 5

к г к

<1 ' к 1„ -г к к с» к

.1 ; Ь 1!

II

Рисунок 20. Результаты исследований поверхности скола композиции цемент-песок и цемент-шлак в возрасте 6 месяцев в точках 1,2 и 3

Содержание оксидов, мас.% в различных точках скола

Оксиды Композиция цемент-песок Композиция цемент-шлак

1 2 3 1 2 3

СаО 59,58 90,76 71,48 67,25 60,80 65,30

БЮг 26,78 3,42 15,30 19,63 24,47 20,60

АЬОз 4,04 0,87 4,07 3,42 4,11 3,61

РегО, 2,52 2,06 1,51 3,47 2,55 2,91

МёО 1,15 0,21 1,10 1,28 1,66 1,35

К20 0,98 1,18 0,84 2,34 2,98 2,78

N820 0,63 0,19 0,88 0,74 1,49 1,40

вОз 4,32 1,30 4,83 1,87 1,94 2,05

Разработаны составы сухих смесей для напольных, клеевых и штукатурных растворов с использованием сталеплавильных шлаков в качестве заполнителей и наполнителей. Номограммы зависимостей прочности этих растворов от содержания основных компонентов представлены на рисунке 21.

Рисунок 21. Номограммы зависимости прочности от составов напольных растворов

Получены экспериментально-статистические модели влияния управляющих рецептурно-технологических факторов на свойства растворов: для напольных

ЛСЖ=2\М + 0,454-*/ + 0,32-^ + 0,572-^ - 1,7355-х/- 1,3855-*/+ 1,4845-*/+

+1,0988-х,-х2 - 0,6237-*/-^ + 0,4338-*/хл-для облицовочных

Лсч=5,915559-0,5565-ДГ/-0,171-х2+0,2350001-^+0, И 16934-*/-0,505805-х/--0,8158064-Х./+0,1574999-х/Хг+0,2849999-х,-х,+0,41 х2-х3; для штукатурных

=1,691976+0,005500031-х,-0,08299998-х,-0,04249998-хг0,0826726-х/+ +0,04482794-х/+0,05732775-х2+0,01625б04-х;-х,+0,03749998-х;-хг -0,0062 50009-х2-х3.

По рассчитанным уравнениям регрессии подобраны оптимальные составы сухих смесей, соответствующие требованиям ГОСТ 31357-2007 и ГОСТ 31358-2007 (таблица 6).

Оценку качества сродства созданных структур затвердевших растворов на различных основаниях проводили по принятым критериям (таблица 6). Экспериментально подтверждено, что варьируя составы смесей можно добиться приближения коэффициентов термического расширения основного материала и раствора. Для прочного сцепления раствора с основой необходимо, чтобы к.т.р. раствора был несколько меньше, чем основа; это создаст раствору небольшое напряжение сжатия, что положительно отразится на его прочности.

Таким образом, установлен механизм структурообразования в зависимости от характеристик базовой поверхности. На силикатных подложках преимущественным является диффузионно-химический механизм взаимодействия с образованием гидросиликатов кальция; на керамических- механический вид сцепления, обусловленный наличием поверхно-

ностной шероховатости и мелкой пористости. Выявлены особенности кинетики структурообразования цементных композиций в присутствии функциональных добавок.

Таблица 6

Основные показатели качества разработанных сухих смесей

для напольных, клеевых и штукатурных растворов_

Технические характеристики Основания

Силикатный кирпич Тяжелый бетон на основе цемента Тяжелый бетон на основе КВ

Сухие напольные смеси (выравнивающие) для внутренних работ

На цементе На кв Изменение показателя На цементе На КВ На цементе На КВ Изменение показателя

Прочность сцепления с основанием, не менее МПа 0,7 0,8 0,83 1,2 | в 1,7 раза

Деформации,мм/м -усадки не более 1, -расширения не более 0,5 0.81 0.4 0,79 0.35 0,75 0,33 0,70 0.31 | на 14% 1 на 22,5%

Прочность при сжатии, не менее 20 МПа 20,1 21,7 22,1 25,3 ] на 26%

К.т.р. - - 11,6 10,6 10,3 9,8 1 на 15,5%

Облицовочные сухие смеси (для внутренних работ)

прочность сцепления с основанием.не менее 0,5 МПа 0,3 0,51 Т в 1,65 раза 0,52 0,53 0,54 0,74 | в 1,5 раза

Способность к деформации (2,5-5мм) 2,9 2,7 1 на 7% 2,9 3,0 3,1 3,2 | на 10%

К.т.р. 8,9 7,5 | на 15,7% 10,9 10,5 10,3 9,7 1 на 11%

Сухие штукатурные смеси для внутренних работ (грунт)

Прочность сцепления с основанием, не менее 0,25 МПа 0,2 0,37 Т в 1,68 раза 0,3 0,37 0,45 0,51 | в 1.7 раза

Деформации усадки не более 1.5 мм/м 1.2 1.0 1 на 17% 1,23 1,25 1,15 1.07 | на 15,7%

К.т.р. 8,7 7,2 1на 17,2% 11,7 11.3 10,4 10,1 1 на 13,6%

Вариации составов и дозировки добавок позволяют в широких пределах регулировать структурно-механические свойства строительных смесей и на их основе создавать материалы с требуемыми техническими параметрами. Установлены допустимые величины различий коэффициентов термического расширения основного базового материала и разработанных растворов до 20%, не приводящих к разрушению целостности покрытия при эксплуатации. Получены математические модели, позволяющие оптимизировать составы растворов на основе сухих смесей, технологический процесс их получения и эффективно им управлять. При этом на заданном уровне поддерживать выходные параметры. Установлены закономерности влияния химического состава и дозировок функциональных добавок, минеральных наполнителей на структуру, физико-механические и технологические свойства сухих смесей, на эксплуатационные характеристики растворов на их основе, что явилось научно-

технической основой разработки рациональных составов и технологии производства этих смесей.

Сухие ремонтные смеси. Использование закона сродства структур при проектировании ремонтных смесей позволило получить растворы с заданными технологическими, физико-механическими и эксплуатационными свойствами за счет формирования системы из составляющих его элементов: заполнителя, наполнителя, эффективного вяжущего и функциональных добавок, при твердении которой синтезируется композит, идентичный на нано-, микро- и макроуровне ремонтируемой матрице.

Предложена классификация сухих строительных смесей для выполнения ремонтных и восстановительных работ в зависимости от условий твердения, состава и свойств ремонтируемых объектов и условий их эксплуатации. Проведены исследования по апробации полученных композиционных вяжущих, на основе которых были приготовлены мелкозернистые растворы и нанесены на сколы поверхностей различных элементов памятников.

В 60-70-е годы XX века для нашей страны были характерны высокие темпы строительства, а в послевоенный период было установлено значительное количество памятников воинам, погибшим во время Великой Отечественной войны. Состояние памятников и объектов ЖКХ РФ требует широкомасштабных работ по их ремонту и восстановлению. Учитывая, что значительное количество памятников изготовлено на основе

шлакопортландцемента, разработана технология производства сухих ремонтных смесей с использованием шлака Липецкого металлургического комбината (ЛМК). Получены цементно-шлако-вые композиции путем совместного помола в лабораторной вибрационной мельнице при удельных поверхностях от 300 до 600 м2/кг портландцемента ЦЕМ I 42,5Н и шлака ЛМК от 10 до 40% (рисунок 22).Получено композиционное вяжущее при домалывании цементно-шлаковых композиций с содержанием шлака до 30% и добавки «Линомикс» в количестве 0,5 % до 8уд=500м2/кг, превышающее прочность при сжатии бездобавочного цемента на 12%, обеспечивая экономию дорогостоящего портландцемента и клинкера, способствуя активизации процессов гидратации и структурообразования.

Рисунок 22. Графики распределения частиц композиционных вяжущих (содержание шлака 20%): / -ЦЕМ I 42,5 Н, Буд=300 м2/кг, 2 - 8уд=300 м2/кг; 3 -8уд=400 м2/кг, 4 ■ 8уд=500 м2/кг; 5 - 8уд=600 м7кг

Графики распределения частиц комплексного органоминераль-ного модификатора (КОММ) имеют полимодальный вид со смешением в сторону уменьшения размеров частиц, что обеспечит равномерное распределение новообразований в цементном камне и более плотную упаковку зерен, уменьшит кристаллизаци-

Рисунок 23. Графики распределения частиц портландцемента и КОММ

онное давление, возникающее при гидратации и формировании кристаллогидратов, что, в свою очередь, ведет к снижению микротрещин цементного камня и композитов, приготовленных на основе композиционных вяжущих (рисунок 23).

Физико-механические показатели композиционного вяжущего значительно превышают прочность бездобавочных цементов при изгибе на 15% и при сжатии на 24%. Установлено, что микроструктура цементного камня на основе разработанного композиционного вяжущего более плотная, скрытокристаллическая, более мелкозернистая по сравнению с цементным камнем на основе ЦЕМ 1 42,5Н; имеет плотную упаковку зерен в общей массе новообразований, что предопределяется наличием тончайших пленок воды между зернами вяжущего и преимущественным образованием в стесненном объеме низкоосновных гидросиликатов кальция (рисунок 24).

Разработаны оптимальные составы композиционных вяжущих, исследовано влияние отдельных компонентов на технологические и физико-механические свойства методом математического планирования эксперимента. Предложена модель, оптимизирующая составы композиционных вяжущих на основе имеющихся сырьевых материалов, позволяющая управлять технологическими процессами и поддерживать на заданном уровне выходной параметр:

Я,ж.=60,075-4,5-Л-/+3,7-^+2,7-Х^,3244Х/--0,6756-Х/+1,3244ДГ/+1-Л:/-Х2.

• ( л (ОН) . С7ЯН (1) - (Сяпяямн ( 411 (I): С'ЧН (Н| II П|>.; ( *11 (II) - (Синонимы с,ян (III ( ян (П1: с.ян- и ( л>:а С»С0,. т ею о с «,ж.О|(ОН).

♦ Са,Л1:(СО,),(ОН),. 11,0: • С«,Л1.0цС0. |||.0:ТС пЛ1Ч|.0,Щ-О:

* ('•)$) 10.3Н10; X С««Л|)80цН)0

Рисунок 24. Рентгентгенограмма гидратированного цемента+модификатор в возрасте 28 сут

Микроскопические исследования контактных зон между основанием и ремонтной смесью элементов памятников показали их высокую степень срастания (рисунок 25), что объясняется высоким сродством минералов данной контактной зоны базового материала памятника-продуктов гидратации шлакопортландцемента и нанесенного растворного слоя, состоящего из продуктов гидратации композиционного вяжущего, приготовленного из портландцемента и металлургического шлака.

Разработана «Методика старения минеральных композитов», позволяющая прогнозировать долговечность материалов, использующихся при строительстве и ремонте. Исследовано влияние искусственно состаренных заполнителей на формирование контактной зоны ремонтного слоя. Установлено, что разрушение образцов с несостаренным заполнителем происходит по контакту в виде отслоения, что свидетельствует о том, что цементный камень имел прочность выше, чем контактная зона. Разрушение образцов с состаренным заполнителем происходит по цементному камню, что свидетельствует о высокой прочности контактной зоны в сравнении с прочностью цементного камня.

С учетом закона сродства структур разработан комплексный органо -минеральный модификатор (КОММ) на основе сырьевых ресурсов КМА и отечественных компонентов. Установлена способность КОММ управлять процессами структурообразования за счет полиминерапьности и высокой удельной поверхности при твердении ремонтных смесей. Модификатор вносит коррективы в процессы синтеза новообразований за счет высокого разнообразия морфологии и полифункциональности. Карбонаты, находящиеся в системе, реагируя с апюмосодержащими фазами цемента, образуют игольчатые кристаллы гидрокарбоалюминатов кальция, что приводит к микроармированию матрицы цементного камня, обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики ремонтных смесей.

Наличие в полиминеральном модификаторе метаморфогенного кварца с разнообразными включениями и дефектной кристаллической решеткой, кальцита, аморфной и скрытокристаллической фазы шлака и суперпластификатора, приводят к созданию высокоплотной структуры цементного камня. Установлено, что содержание капиллярных пор снижается на 20%, при росте гелевой пористости.

Изучение микроструктуры комплексного органоминерального модификатора в разработанном ремонтном растворе, показало наличие густой

Рисунок 25. Контактная зона основного базового и ремонтного слоев

микроармированой матрицы, что приводит к повышению адгезии к восстанавливаемому основанию на 30-50%, снижению усадочных явлений, повышению морозостойкости.

На основании комплексных исследований разработаны сухие строительные смеси для поверхностных ремонтных составов на крупнозернистых и мелкозернистых песках-отсевах дробления кварцитопесчаников (таблица 7). Установлены допустимые величины различия к.т.р. основного базового слоя и ремонтных растворов, не приводящие к разрушению, что не превышает 8 %.

Таблица 7

Основные показатели качества ремонтных растворов, приготовленных

на композиционных вяжущих и КОММ

Наименование показателя На крупнозернистых песках На мелкозернистых песках

Технические требования Результаты испытаний Технические требования Результаты испытаний

КВ КОММ КВ КОММ

Наибольший размер зерен заполнителя, мм, не более 1,25 1,25 1,25 0,63 0,63 0,63

Влажность смеси, %, не более 0,3 0,2 0,2 0.3 0,2 0,2

Подвижность, Пк Пк1 Пк1 Пк1 ПкЗ ПкЗ ПкЗ

Сохраняемость подвижности, мин., не менее 45 45 45 45 45 45

Прочность при сжатии, МПа, через: 1 сут. 3 сут. 28 сут. 20 40 37 52 42 64 10 30 45 13 35 58 19 47 68

Прочность при изгибе через 28 сут., МПа, не менее 5,0 6,5 7,2 5,0 7,3 7,9

Прочность сцепления с бетонным основанием через 28 сут., МПа, не менее 1,0 1,7 2,3 1,0 1,9 2,8

Деформации в возрасте 28 сут., %, не более(усадка) -0,1 0 0 -0,1 0 0

Морозостойкость, циклы Не менее 50 60 75 Не менее 50 60 75

Коэффициент термическог о расширения Нет 6,1 6,7 Нет 6,3 6.9

С учетом предложенных принципов повышения эксплуатационных характеристик обосновано и разработано композиционное вяжущее с использованием комплексного органоминерального модификатора, обеспечивающего снижение расхода клинкерной составляющей на 24%, увеличение межремонтных сроков и использование техногенного сырья. Предложена технологическая схема производства композиционных вяжущих и сухих ремонтных смесей.

Для внедрения результатов исследований и выпуска всех разработанных сухих смесей подготовлены нормативно-технические документы.

Апробация промышленных партий разработанных составов осуществлялись на ОАО «Мелстром» (Белгород), ЗАО «АГ1ГЖ Белсельхозинвест» (Белгород), ООО «Экспериментальный цех «Экостройматериалы» (Белгород). Внедрение полученных смесей проводилось на строительных объектах ООО «Алькомп-Европа» (Москва), ООО «Строй-Контакт» (Белгород), ГТ ТЭЦ (ОАО «Энергомаш»), ООО «Техносити» и ЗАО

«НТЦ Современные системы теплоснабжения» (Белгород), при проведении ремонтных работ памятников и объектов ЖКХ Белгорода (рисунок 26).

Технико-экономическая эффективность производ-Рисунок 26. Натурная апробация, здания ства и применения сухой до и после ремонта теплоизоляционной смеси

на композиционных вяжущих обеспечила высокие теплотехнические характеристики с высоким сопротивлением теплопередаче. При годовом выпуске 1000 тыс. т сухой теплоизоляционной смеси на композиционных вяжущих, расчетный экономический эффект составит более 1 млрд рублей (по курсу 2014 г.). Показана экономическая и экологическая эффективность производства и применения разработанных сухих ремонтных смесей с использованием композиционных вяжущих, заключающаяся в снижении себестоимости растворов за счет снижения расхода высокоэнергоемкого цемента и использования местного и техногенного сырья по сравнению с традиционно применяемыми сырьевыми материалами.

Реализация закона сродства структур позволила получить существенную экономию за счет увеличения межремонтных сроков строительных объектов. Общий экономический эффект от внедрения результатов представленной работы составит миллиарды рублей.

ВЫВОДЫ

1. Разработаны теоретические принципы повышения эффективности производства сухих строительных смесей различного функционального назначения с учетом предложенного закона сродства структур за счет оптимизации нано-, микро, и макроструктуры путем использования малоэнергоемких композиционных вяжущих, полученных при совместном помоле цемента, минеральных наполнителей и пластификаторов-модификаторов целевого назначения в эффективном помольном аппарате. За счет механоактивации компоненты самоорганизуются и создают гомогенную структуру и условия для дальнейшего формирования опти-

мальных структур композита, обеспечивающего заданные свойства растворам, приготовленным на основе сухих смесей.

2. Использование предложенного закона сродства структур, учитывающего кристаллографическую, гранулометрическую микроструктуру, химический, минеральный составы, физические свойства, включающие среднюю плотность, пористость, гидро- и теплофизические свойства, коэффициенты термического расширения, при проектировании смесей сухих ремонтных позволило получить ремонтные растворы с заданными технологическими, физико-механическими и эксплуатационными свойствами за счет формирования системы из составляющих его элементов: заполнителя, наполнителя, эффективного вяжущего и функциональных добавок, при твердении которой синтезируется композит, идентичный на нано-, микро- и макроуровне ремонтируемой матрице и обладающий высокими физико-механическими свойствами и долговечностью.

3. Установлен характер влияния состава, гранулометрии портландцемента с наполнителями различного генезиса и модификаторов на свойства композиционных вяжущих. Показано, что при проектировании композиционных вяжущих можно регулировать процессы связывания портлан-тида за счет введения различного количества минеральной составляющей, что приводит к оптимизации новообразований и к упрочнению структуры вяжущего. Разработаны составы композиционных вяжущих, обладающие высокими физико-механическими свойствами, прочность при сжатии цементного камня в возрасте 28 сут - 95,2 МПа, что превосходит прочность бездобавочного цементного камня в 2 раза.

4. С учетом физико-химических свойств и гранулометрии, предложенного закона сродства структур разработаны составы смесей сухих теплоизоляционных на основе композиционных вяжущих, перлитового песка и фукциональных добавок Esapon, Melflux, Vinnapas, позволяющих при увеличении предела прочности при сжатии снизить расход цемента в 2 раза, что способствует значительному снижению плотности. Разработа-ные рациональные составы сухих теплоизоляционных смесей на основе вспученного перлитового песка М75, М150 и предложенных композиционных вяжущих позволили получить теплоизоляционные растворы с плотностями 295...315 кг/м3 (М75) и 269...302 кг/м3 (М150) и показателями предела прочности при сжатии в пределах 1,73...0,87 МПа, что превышает нормативные показатели. Показатели теплопроводности разработанных смесей составляют 0,07 (М75)и 0,06 (М150)Вт/(м°С).

5. Совершенствование технологии сухих теплоизоляционных смесей предложено за счет рационального подбора оборудования, обеспечивающих более высокую однородность смесей. Установлен характер влияния методов измельчения минерального компонента, тонкости помола и состава композиционных вяжущих на процессы структурообразо-

вания в условиях специфики твердения теплоизоляционных растворов. Установлено, что композиционные вяжущие, приготовленные в шаровой мельнице, наиболее реакционноспособные, о чем свидетельствует пониженная весовая концентрация апита за весь наблюдаемый период гидратации (360 сут), что объясняется пуццоланической и дополнительной механоактивацией минерального наполнителя - перлитового песка.

6. Исследования поверхностей излома затвердевших вяжущих композиций с помощью растровой ионно-электронной микроскопии позволили выявить характер микроструктур цементно-перлитовых композиций, полученных в различных помольных агрегатах, и установить, что формирование микроструктуры и свойств цементных камней, приготовленных на композиционных вяжущих в различных помольных агрегатах, зависят от следующих факторов: способа введения добавок в состав композиционного вяжущего, дозировки добавок, продолжительности помола, его дисперсности. Отмечается четкое прорастание гидросиликатов по всей матрице композита. Преобладают призматические и волокнистые кристаллы, относящиеся к гидросиликатам и гидрогранатам кальция.

7. Результаты исследований процессов гидратации методом рентгено-фазового анализа показали, что фазовый состав твердеющих цементно-перлитовых композиций идентичен, но кинетика процессов отлична. Изучение интенсивности отражений аналитической линии Са(ОН)з (4,92 А) выявило замедление процессов твердения в присутствии функциональных добавок, что согласуется с кинетикой набора прочности. Методом микрозондового анализа установлено, что между цементным тестом и перлитовым песком идут химические взаимодействия с дополнительным образованием гидросиликатов и гидрогранатов кальция. Тончайшие прослойки зерен перлитового песка являются активными подложками для формирования кристаллических гидратных новообразований.

8. Результаты комплексного изучения процессов смешения и исследования влияния отдельных компонентов и технологических параметров на физико-механические свойства сухих теплоизоляционных смесей и обработка экспериментальных результатов методом математического планирования эксперимента свидетельствуют, что оптимальными значениями для получения смесей с заданными свойствами являются следующие технологические параметры: коэффициент загрузки смесительного барабана -0,55...0,60 %; время смешения - 50...70 с; число оборотов в вала -500...750 мин1.

9. Выявлены закономерности изменения технологических свойств растворов с использованием в качестве заполнителя и наполнителя шлака ОЭМК и их строительно-эксплуатационных характеристик. Полученные математические зависимости и их графические интерпретации позволяют дать количественную и качественную оценку влияния каждого фактора в

отдельности, а также их совокупности на изменение системы состав-свойства и рекомендуются для использования при подборе производственных рецептур сухих смесей и прогнозирования их физико-механических свойств. Результаты физико-механических испытаний оптимальных составов сухих смесей различного функционального назначения отвечают нормативным требованиям ГОСТ 31357-2007 и ГОСТ 313582007, что позволяет рекомендовать эти составы для использования.

10. Методом Ритвельда показано, что разница в количественном суммарном содержании гидратных новообразований в системе цемент-молотый шлак при различном соотношении составляет в разные сроки твердения от 10 до 30% от суммарного содержания их в системе цемент-молотый песок. Оптимальными являются композиции с 20 мас.% шлака и песка, обеспечивающие повышенное содержание гидратных новообразований, что подтверждается показателями по прочности. Методом электронной микроскопии выявлено различие в морфологии гидратных новообразований в этих системах, которое заключается в присутствии меньшего количества зерен кристаллической формы в системе цемент-шлак, преобладании зерен округлой формы, покрытых субмикрокристаллической оболочкой в виде бахромы вокруг отдельных дисперсных зерен шлака. Методом рентгеноспектрального микрозондового анализа в композиции цемент—шлак установлено равномерное распределение продуктов гидратации в объеме композита и отсутствие гидрокснда кальция в кристаллическом состоянии.

11. Разработан эффективный модификатор на основе сырьевых ресурсов КМА и отечественных компонентов с целью создания сродства струюур основной матрицы и ремонтируемого слоя. Установлена способность комплексного органоминерального модификатора управлять процессами структурообразования за счет полиминеральности и высокой удельной поверхности при твердении ремонтных смесей. Модификатор вносит коррективы в процессы синтеза новообразований за счет высокого разнообразия морфологии и полифункциональности, что влияет на формирование кватаронов. Карбонаты, находящиеся в системе, реагируя с алюмосодержащими фазами цемента,образуют игольчатые кристаллы гидрокарбоалюминатов кальция, что приводит к микроармированию матрицы цементного камня, обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики ремонтных смесей.

12. Изучение микроструктуры комплексного органоминерального модификатора в разработанном ремонтном растворе, показало напичие густой микроармированой матрицы, что приводит к повышению адгезии к восстанавливаемому основанию на 30-50%, снижению усадочных явлений, повышению морозостойкости.

13. Разработана нормативно-техническая документация для выпуска наполнителей, заполнителей, композиционных вяжущих и широкой номенклатуры сухих строительных смесей для теплоизоляционных, напольных, облицовочных, штукатурных и ремонтных растворов, по своим строительно-эксплуатационным характеристикам превосходящим наилучшие российские и зарубежные образцы. Разработанные сухие смеси на композиционных вяжущих использованы при строительстве, утеплении и ремонте жилых зданий, объектов культуры и ЖКХ.

14. Совокупность представленных результатов позволила получить инвестиционно привлекательные сухие строительные смеси различного функционального назначения на композиционных вяжущих с высокими строительно-техническими и эксплуатационными свойствами.

Основные публикации по теме диссертации в российских рецензируемых научных знурналах:

1. Загороднюк, Л.Х. Самовыравнивающиеся стяжки для наливных полов на основе металлургического шлака ОЭМК / Л.Х. Загороднюк, А.Ю. Князев, Л .Д. Шахова, И.Г. Лугинина // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2003. - № 5,- С. 289292.

2. Загороднюк, Л.Х. Эффективные строительные материалы для утепления чердачных помещений и крыш / Л.Х. Загороднюк, Т.Е. Локтева, Н.В. Ширина, Д.В. Атаманский // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2005. - № 9. - С.87-89.

3. Загороднюк, Л.Х. Эффективные строительные материалы для штукатурных работ на основе перлита / Л.Х. Загороднюк, Н.В. Ширина, Т.Е. Локтева, Д.В. Атаманский // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2005. - № 9. - С.89-92.

4. Загороднюк, Л.Х. Кладочные растворы на основе вспученного перлитового песка / Л.Х. Загороднюк, Т.Е. Локтева, Н.В. Ширина // Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова. - 2005. - № 9. - С. 92-95.

5. Загороднюк, Л.Х. Наливные полы с использованием отходов металлургического производства / Л.Х. Загороднюк, Н.В. Кашибадзе // Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова. - 2006. - № 15. - С. 62-64.

6. Загороднюк, Л.Х. Оптимальная гранулометрия перлитового песка для строительных смесей / Л.Х. Загороднюк, Н.В. Ширина // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова,- 2006. - № 15. - С. 64-67.

7. Загороднюк, Л.Х. Отходы перлитового песка в производстве сухих строительных смесей /Л.Х. Загороднюк, Н.В. Ширина, Окай Кие Бисмарк // Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова. - 2006. -№ 15. - С. 70-73.

8. Загороднюк, Л.Х. Перлитовая пыль - эффективный наполнитель для сухих строительных смесей / Л.Х. Загороднюк, Н.В. Ширина // Строительные материалы. - 2007. - № 5. - С. 44-45.

9. Загороднюк, Л.Х. Теплоизоляционный перлитобстон / Л.Х. Загороднюк // Бетон и железобетон. - 2009. - № 5 (560). - С. 11-13.

10. Загороднюк, Л.Х. Теплоизоляционные перлитоцементные сухие смеси / Л.Х. Загороднюк // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2009. - № Л - С. 57-61.

11. Загороднюк, JI.X. Разработка и оптимизация свойств сухих строительных смесей для наливных полов с использованием шлаков / Л.Х. Загороднюк, Н.В. Кашибадэе, М.П. Стрекозова // Вестник БГГУ им. В. Г. Шухова. - 2009. - № 3. -С. 89-95.

12. Шахова, Л.Д. Электронные микроскопические исследования продуктов гидратации портландцемента со сталеплавильными шлаками / Л.Д. Шахова, JI.X. Загороднюк // Цемент и его применение. - 2010. - Январь-февраль. - С. 172-175.

13. Шахова Л.Д. Оптимизация ассортимента цементов по ГОСТ 31108-2003 на ЗАО «ЖКСМ» / Л.Д. Шахова, Л.Х. Загороднюк, Д.Е. Кучеров, Н.И. Андросова // Цемент и его применение. - 2010. - Март-апрель. - С. 48-50.

14. Загороднюк, Л.Х. Промышленная проверка бетонов на цементах по ГОСТ 31108-2003 при выпуске в условиях пропаривания /Л.Х. Загороднюк, Л.Д. Шахова, Д.Е. Кучеров // Цемент и его применение. - 2010. - Май-июнь. - С. 73-77.

15. Загороднюк, Л.Х. Сталеплавильный шлак в качестве заполнителя при производстве тяжелых бетонов / Л.Х. Загороднюк, Н.В. Кашибадзе, Л.Д. Шахова, C.B. Яковлев//Бетон и железобетон. - 2010. - № 2- С.18-20.

16. Загороднюк, Л.Х. Получение композиционных вяжущих в различных помольных агрегатах / Л.Х. Загороднюк, A.B. Шкарин, А.Ю. Щекина, И.Г. Луги-нина//Вестник БГТУ им.В.Г. Шухова.-2012.-№4.-С.53-57.

17. Загороднюк, Л.Х. Сухие смеси для отделочных работ на композиционных вяжущих / B.C. Лесовик, Л.Х. Загороднюк, A.C. Коломацкий, Г.Г. Ильинская // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. -2012. - № 4. _ с. 15-19.

18. Шаповалов, H.A. Шлаки металлургического производства - эффективное сырье для получения сухих строительных смесей / H.A. Шаповалов, JI.X. Загороднюк, H.A. Тикунова, И.В. Шкарин, A.B. Щекина // Фундаментальные иссле-дования-2013.- № 1.-Ч.1.-С. 167-172.

19. Шаповалов, H.A. Рациональные пути использования сталеплавильных шлаков / H.A. Шаповалов, Л.Х. Загороднюк, И.В. Тикунова, А.Ю.Щекина // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 1.-Ч.2. - С. 439-443.

20. Лесовик B.C. К проблеме проектирования сухих ремонтных смесей с учетом сродства структур / B.C. Лесовик, Л.Х. Загороднюк, Д.А. Беликов // Вестник РААСН. - 2014. - № 18.-С. 112-119.

21 .Загороднюк, Л.Х. Закон сродства структур в материаловедении / B.C. Лесовик, Л.Х. Загороднюк, И.Л. Чулкова // Фундаментальные исследования. - 2014. -№3.-4.2.-С.267-271.

22. Лесовик, B.C. Эффективные сухие смеси для ремонтных и восстановительных работ // B.C. Лесовик, Л.Х. Загороднюк, Д.А. Беликов, А.Ю. Щекина,

A.A. Куприна // Строительные материалы. - 2014. - № 7. - С.82-85.

23. Лесовик, B.C. Специфика твердения строительных растворов на основе сухих смесей / B.C. Лесовик, Л.Х. Загороднюк, Р. Гайнутдинов // Вестник РААСН. - 2014. - С. 93-98.

24. Загороднюк, Л.Х. Композиционное вяжущее на основе комплексного орга-номинерального модификатора для сухих ремонтных смесей / Л.Х. Загороднюк,

B.C. Лесовик, A.B. Шамшуров, Д.А. Беликов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова.-2014.-№5.-С.25-31.

25. Загороднюк, Л.Х. Анализ качества смешения сухих строительных смесей статистическим методом в различных смесительных аппаратах / Л.Х. Загороднюк, Г.Л. Окунева // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова.-2014,- № 5.- С. 209-214.

26. Володченко. A.A. Нетрадиционное глинистое сырье как компонент неорганических дисперсных систем / A.A. Володченко, Л.Х. Загороднюк, Е.О. Прасолова, Чхин Сован // Вестник МГСУ.-2014. -№ 9 - С.67-75.

27. Володченко A.A. Проблемы рационального природопользования / A.A. Володченко, Л.Х. Загороднюк, Е.О. Прасолова, Ахмед Ахмед Анис Ахмед, Н.В. Кулик // Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова.-2014.-№ 6,- С.7-10.

Публикации в других изданиях:

28. Загороднюк, Л.Х. Перлитовые штукатурные смеси и их оптимизация / Л.Х. Загороднюк, Н.В. Ширина // Современные технологии сухих смесей в строительстве: сб. докл. 8 Межд. науч.-технич. конф. - М.: ЦМТ. -2006. -Вып.1.- С. 13-18.

29. Загороднюк, Л.Х. Техногенное сырье - эффективный наполнитель для сухих строительных смесей / Л.Х. Загороднюк, Н.В. Ширина // Современные технологии сухих смесей в строительстве: сб. докл. 8 Межд. науч.-техн. конф. - М.: ЦМТ. - 2006. -Вып.1.- С. 48-52.

30. Загороднюк, Л.Х. О качестве и методах исследования сухих смесей / Л.Х. Загороднюк, Н.В. Ширина // Сухие строительные смеси. - 2007. - № 1. - С. 62-64.

31. Загороднюк, Л.Х. Методика определения реологических свойств растворов на основе ССС / Л.Х. Загороднюк, Л.Д. Шахова, Н.В. Кашибадзе // Сухие строительные смеси . - 2009. - № 5-6. - С. 70-71.

32. Лесовик, B.C. Техногенные продукты в производстве сухих строительных смесей: монография / B.C. Лесовик, Л.Х. Загороднюк, Л.Д. Шахова,- Белгород: Изд-во БГТУ, 2010.-169 с.

33. Загороднюк, Л.Х Эффективные строительные смеси для теплоизоляционных работ: монография / Л.Х. Загороднюк, Н.В. Ширина.- Белгород: Изд-во БГТУ, 2010.-184 с.

34. Пат. 2389704. Российская Федерация. МПК С04В 28/08, С04В 111/02. Растворная смссь / Л.Х. Загороднюк, Н.В. Кашибадзе, Л.Д. Шахова, Н.И. Алфимова, Я.Ю. Вишневская; заявитель и патентообладатель БГТУ им. В. Г. Шухова,-№2008142458/03; заявл.28.10.08; опубл. 20.05.10.

35. Пат. 2400454. Российская Федерация. МПК С04В 38/10. Формовочная смесь для пенобетона / Л.Д. Шахова, Л.Х. Загороднюк, A.B. Бурдюгов, A.A. Каратаев, Е.В. Мирошников; заявитель и патентообладатель БГТУ им. В. Г. Шухова,- №2008142459/03; заявл.28.10.08; опубл. 27.09.10.

36. Lesovik, KS. Creating Effective Insulation Solutions, Taking into Account the Law of Affinity Structures in Construction Materials /Lesovik V.S., Zagorodnuk L.H., Shkarin A.V, Belikov D.A., Kuprina A.A..//World Applied Sciences Journal 24 (11): 1496-1502, 2013, ISSN 1818-4952 IDOSI Publications, 2013, DOI: 10.5829/idosi.wasj.2013.24.11. 7015.

37. Shapovalov, N.A. Enriched Waste Products of Neon-Ferrous Oxidised Qua-rtzites- A Mineral Cement Mixtures Storage/Accumulator/ Shapovalov N.A., Zago-rodnyuk L.H., Shchekina A.Y. // World Applied Sciences Journal 25 (3): 529-535, 2013 ISSN 1818-4952© IDOSf Publications, 2013DOI: 0.5829/idosi.wasj. 2013.25.03.7060.

38. Zagorodnjuk, L.H. Using a solution based on perlite sand plaster decoration of buildings and Structures / L.H. Zagorodnjuk., V.S. Lesovik., Mahmoud Shakaraa // Journal of the Faculty of Engineering University of Diyala. 2013. Number 4, p.45-57. ISSN1999-8716.

39. Lesovik, V.S. Structure formation of contact layers of composite materials/ V.S. Lesovik, L.H. Zagorodnuk, M.M. Tolmacheva, A.A. Smolikov, A.Y. Shekina, Shakarna M.H.I.// Life Sci J 20I4;1 l(12s):948-953] (ISSN: 1097-8135).

40. Лесовик B.C. Сухие строительные смеси для ремонтных работ на композиционных вяжущих: монография / B.C. Лесовик, Л.Х. Загороднюк, Г.Г. Ильинская, Д.А. Беликов.- Белгород: Изд-во БГГУ, 2013. -147 с.

41. Загороднюк, Л.Х. Сухие теплоизоляционные смеси на композиционных вяжущих: монография / Л.Х. Загороднюк.- Белгород: Изд-во БГГУ, 2014. - 216 с.

42. Загороднюк, Л.Х. Повышение эффективности производства сухих строительных смесей: монография /Л.Х. Загороднюк, B.C. Лесовик.- Белгород: Изд-во БГТУ, 2014. - 548 с.

43. Лесовик, B.C. Практическая реализация закона сродства структур при реставрации исторических объектов / B.C. Лесовик, И.Л. Чулкова, Л.Х. Загороднюк // Наукоемкие технологии и новации: сб. докл. Межд. науч.-практ. коыф., посвященной 60-летию БГТУ им.В.Г. Шухова. Белгород: Изд-во БГТУ, 2014,- Ч. 3.- С. 242-246.

44. Загороднюк, Л.ХI Практика использования закона сродства структур для проектирования эффективных композитов / Л.Х. Загороднюк, B.C. Лесовик, Д.Ю. Попов, Е.С. Глаголев // Наукоемкие технологии и новации: сб. докл. Межд. науч.-практ. конф., посвященной 60-летию БГТУ им.В.Г. Шухова. Белгород: Изд-во БГТУ, 2014,-Ч. 3.-С. 156-163.

ЗАГОРОДНЮК Лилия Хасановна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ С УЧЕТОМ ХАРАКТЕРИСТИК БАЗОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Подписано в печать 02.02.15. Формат 60x84 /16. Усл. печ. л. 2,0. Тираж 150 экз. Заказ №60

Отпечатано в БГТУ им. В.Г. Шухова 308012, г. Белгород, ул. Коспохова, 46.

- 2586

2014270456